壁挂式冷弯型钢结构双层组合墙体抗震性能试验研究

为研究壁挂式连接冷弯型钢结构中双层组合墙体的抗震性能，对4个足尺双层墙体试件进行了水平低周往复试验，考虑了刚性斜撑、方钢管端柱加强、下部两层墙体抗侧刚度比等因素对墙体抗震性能的影响。结果表明：增设刚性斜撑墙体中V形刚性斜撑与墙面板蒙皮作用同时发挥抗侧作用，提高了墙体的受剪承载力及弹性抗侧刚度，但延性降低；采用方钢管截面端柱可避免端柱发生压屈破坏，其对墙体的抗侧刚度及受剪承载力提高幅度较小，但可以改善墙体的延性及变形性能；当底层与二层墙体抗侧刚度比大于1时，墙体属于弯曲型破坏。建议在多层冷弯薄壁型钢结构住宅抗震设计中，对底层墙体设置刚性斜撑、采用方钢管加强端柱以提高墙体受剪承载力及端柱抗压屈能力。     

壁挂式冷弯型钢结构双层组合墙体抗震性能试验研究

为研究壁挂式连接冷弯型钢结构中双层组合墙体的抗震性能,对4个足尺双层墙体试件进行了水平低周往复试验,考虑了刚性斜撑、方钢管端柱加强、下部两层墙体抗侧刚度比等因素对墙体抗震性能的影响。结果表明：增设刚性斜撑墙体中V形刚性斜撑与墙面板蒙皮作用同时发挥抗侧作用,提高了墙体的受剪承载力及弹性抗侧刚度,但延性降低;采用方钢管截面端柱可避免端柱发生压屈破坏,其对墙体的抗侧刚度及受剪承载力提高幅度较小,但可以改善墙体的延性及变形性能;当底层与二层墙体抗侧刚度比大于1时,墙体属于弯曲型破坏。建议在多层冷弯薄壁型钢结构住宅抗震设计中,对底层墙体设置刚性斜撑、采用方钢管加强端柱以提高墙体受剪承载力及端柱抗压屈能力。     

纯压圆弧形钢管桁架拱平面内稳定性能及设计方法

目前针对钢管桁架拱平面内稳定性能及承载力的研究较少,缺少相应的设计方法。提出了钢管桁架拱截面剪切刚度表达式,考虑剪切变形的影响推导了纯压两铰圆弧桁架拱屈曲荷载的简化计算公式以及换算长细比表达式。基于有限元方法,全面分析了截面高宽比、矢跨比、腹杆夹角及腹杆截面尺寸等不同参数对平面桁架拱和空间桁架拱弹性屈曲性能的影响,结果表明采用简化公式与有限元分析结果吻合良好。借鉴实腹拱和格构柱的稳定设计方法,采用大挠度弹塑性有限元法系统研究了平面及空间纯压桁架拱的相关稳定承载力,发现节间弦杆长细比与桁架拱整体长细比的比值是衡量局部稳定对整体稳定影响的关键参数,在此基础上提炼出纯压桁架拱的相关作用影响系数,并拟合得到了纯压桁架拱的稳定设计曲线,从而为一般荷载作用下压弯桁架拱的稳定承载力的设计奠定了基础。     

广东现代国际展览中心结构设计

本文介绍了广东现代国际展览中心结构设计。重点论述该结构体系的计算模型处理、基础选型以及大跨度预应力空间网架和局部二层大跨度预应力钢筋混凝土楼盖结构体系的优化设计,得到一些有意义的结论。本结构设计的主要特点是:(1)上部预应力网架结构通过两侧的拉杆锚在桩上而形成一个自平衡体系,从而减小支承结构柱的弯矩和剪力;(2)钢柱柱脚铰接的选择对于优化结构受力非常关键;(3)通过在钢柱沿建筑长方向上设置预应力拉索来保证钢柱在该方向上的稳定性。     

梭形钢管格构柱弹性屈曲性能

本文利用有限元方法研究和探讨了单管、双管及三管梭形钢格构柱在两端铰接约束,竖向轴压情况下的弹性屈曲性能和对应的屈曲模态,对影响梭形柱弹性屈曲荷载与屈曲模态的因素进行了系统的参数分析,如柱高、柱长细比、隔板厚度、隔板数量等。根据分析结果阐述了梭形钢格构柱的两种屈曲模态及其转变特性,提出了提高弹性屈曲荷载的有效措施,总结了梭形钢格构柱与等截面柱明显不同的弹性屈曲性能。最后介绍了关于梭形钢格构柱弹性屈曲的理论研究成果在广州新白云国际机场航站楼实际工程中的应用意义。     

梭形柱的稳定性能及设计方法研究

梭形柱由于其优美的建筑造型,近年来作为竖向受力构件广泛应用于各类空间结构体系。首先介绍梭形柱的工程应用及受力特点,研究梭形实腹柱和梭形格构柱的稳定承载力和破坏机理,提出整体稳定承载力的计算和设计方法。研究成果表明,由于梭形柱的截面形态各异,惯性矩沿轴线的函数关系复杂,其屈曲模态及稳定承载力的设计理论与等截面柱有很大区别。梭形实腹柱可以等效成等截面柱验算其稳定承载力,其计算长度及等效长细比与楔率和截面的最大、最小惯性矩有关,其屈曲波形始终表现为单波形;格构式梭形柱由于剪切刚度和弯曲刚度沿柱轴线是变化的,导致了梭形格构柱的屈曲波形出现了反对称的“S”形波形的可能性。     

低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能试验研究

通过20个混凝土强度为65.3～84.9MPa的型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验,研究型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的破坏形态和抗震性能。试验中考虑剪跨比、轴压比、配箍率、混凝土强度4个参数的影响,由试验获得型钢高强混凝土柱的主要破坏形态和滞回曲线,分析各参数对构件延性、滞回特性、耗能性能以及承载力衰减的影响。结果表明,与型钢普通强度混凝土柱一样,在压、弯和反复剪力共同作用下,型钢高强混凝土柱的破坏形态主要为弯曲型破坏、剪切黏结破坏、剪切斜压破坏,破坏形态主要与剪跨比有关;箍筋能显著提高大剪跨比试件的延性和耗能能力,但对小剪跨比试件的延性与耗能性能改善有限;随着轴压比与混凝土强度的提高,试件的承载力衰减速度加快,后期变形能力减小,抗震性能越来越差;与钢筋混凝土柱相比,型钢高强混凝土柱的等效阻尼比远大于前者,耗能能力强,抗震性能好;提出型钢高强混凝土柱位移延性系数的计算公式,公式的计算结果与试验结果符合较好,可供工程设计应用参考。     

有初应力的钢管混凝土格构柱轴压试验研究

为了研究初应力对钢管混凝土格构柱受力性能的影响,进行了有初应力的钢管混凝土格构柱的轴压试验研究,对初应力的施加方式、荷载 位移全过程曲线、柱肢套箍效应等进行分析。研究结果表明：初应力的存在会使钢管混凝土格构柱弹塑性阶段提前出现,试件的组合刚度下降、局部屈曲明显;同时,初应力影响组合材料的泊松比发展历程,使得套箍作用出现推迟,从而影响套箍作用的充分发挥,并最终降低试件的承载力。初应力对缀管受力性能的影响不大,缀管的受力处于弹性工作阶段。     

Seismic behavior and strength of tubed steel reinforced concrete (SRC) short columns

The seismic behavior of tubed SRC short columns has been investigated by testing eight specimens subjected to combined constant axial compression and lateral cyclic load. Three circular tubed SRC columns (CTSRC) and three square tubed SRC (STSRC) columns were tested in this research with two common SRC columns for comparison. Different axial load ratios (n₀=0.3, 0.4 and 0.5) have been adopted for the constant axial load. The test results indicate that the shear strength, plastic deformation capacity, ductility index, and energy dissipating capacity of the tubed SRC short columns were much higher than those of the SRC columns with the same steel ratio and axial compressive load. The lateral load strength of CTSRC and STSRC short columns increased with an increment in axial load level, while the axial load ratio has no obvious effect on the plastic deformation capacity of CTSRC and STSRC short columns. The steel tubes prevented the shear failure of the concrete more effectively in the circular columns than in the square ones. Shear connector studs should be used in CTSRC and STSRC short columns to prevent bond failure between concrete and flanges of the steel section. A modified ACI design method was adopted to calculate the nominal shear strength of STSRC columns as well as CTSRC columns.     

方钢管约束钢筋混凝土轴压短柱试验研究与分析

进行了20个方钢管约束钢筋混凝土短柱的轴压力学性能试验研究,试验的主要参数为钢管宽厚比(50,70和100)和混凝土强度(C50,C80)。试验结果表明：方钢管约束钢筋混凝土柱中被分隔钢管的高度对其轴压承载力和延性无明显影响。随钢管宽厚比增大和混凝土强度的提高,轴压短柱的延性降低。采用弹塑性应力分析方法对钢管进行了全过程应力分析,分析结果表明,方钢管约束钢筋混凝土轴压短柱的峰值荷载点并不对应钢管的屈服点,钢管在轴压短柱达到峰值荷载后屈服。根据试验结果和钢管的应力分析结果,建立了方钢管约束钢筋混凝土短柱的轴压承载力计算式,试验结果与计算结果吻合良好。并提出了设计建议。图8表2参12     

高轴压比钢管混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为研究约束边缘构件内配置圆钢管的钢管混凝土剪力墙的抗震性能、探讨钢管混凝土剪力墙的轴压比限值及其约束边缘构件的配箍要求,完成了6个剪跨比大于2.0的高轴压比钢管混凝土剪力墙试件和1个钢筋混凝土剪力墙试件的拟静力试验。试验结果表明：剪力墙的破坏形态为压弯破坏及底部混凝土压溃而丧失竖向承载能力;钢管混凝土剪力墙的开裂水平力、名义屈服水平力、正截面受弯承载力和变形能力均比相同参数的钢筋混凝土剪力墙大;配置双钢管剪力墙的变形能力大于配置单钢管的剪力墙,约束边缘构件为端柱的剪力墙的变形能力大于约束边缘构件为暗柱的剪力墙;正截面受弯承载力试验值大于计算值。根据试验结果,提出了钢管混凝土剪力墙的设计建议。图9表7参13     

Experimental study on seismic behavior of concrete filled steel tube columns under pure torsion and compression–torsion cyclic load

Based on the quasi-static test on eight CFST columns subjected to pure torsion and compression–torsion cyclic load, the torsion behavior of CFST columns with various section types, steel ratios and axial load levels was studied. The test results showed that the hysteretic curves of CFST columns under pure torsion and low compression–torsion cyclic load are very plump, which indicate that CFST columns have good seismic capacity. The unloading stiffness of CFST columns was equal to the initial elastic stiffness. The torsion capacity of CFST columns could be improved by the low compressive load, and the ductility was also good. But the torsion capacity of CFST columns would be reduced by the high compressive load. When CFST columns subjected to pure torsion, spiral diagonal compressive struts will be created in the in-filled concrete, and the axial components of the diagonal compressive force of the in-filled concrete was equal to the axial tensile force of the steel tube in order to satisfy the axial load equilibrium condition on the section, so the axial strain will be produced in the steel tube. The shear strain has good linear relationship with the rotation angle of the section when CFST columns subjected to pure torsion and compression–torsion combined action. Based on the test results and literatures available, the torsion mechanism of CFST columns was preliminarily analyzed.     

Evaluation of behavior of the secondary columns in semi-supported steel shear walls

Semi-supported steel shear walls (SSSW), whose steel plate is connected to secondary columns rather than main columns of the frame, have been considered as an alternative steel shear walls to the traditional type. Many investigations have been made for proportionate designing of components of SSSW system. One of the important issues in this regard is the out of plane buckling of the secondary columns. In this paper, the plastic theory of structures is utilized to find out the axial force distribution, along the compressive column. Then, using energy method, for an assumed shear wall with specific geometry and material and a given shear force, the maximum overturning moment that makes the compressive secondary column buckles, can be determined. Repeating this method, for various shear forces, makes it possible to draw some interaction curves between overturning moments and shear forces. These curves can be used to analyze and design of semi-supported steel shear walls.     

Analytical expressions for preliminary design of dissipative bracing systems in steel frames

In this paper a direct displacement-based design (DDBD) method for seismic design of steel frames equipped with dissipative braces is proposed. Attention is focused on concentric braced steel frames with pinned beam-to-column joints in which the bracing system (with viscoelastic or elastoplastic dissipative devices) is the main seismic resistant component. The proposed design method uses an equivalent continuous model where flexural deformability and shear deformability are related respectively to columns and diagonals of the bracing system. In this way, analytical expressions of the required flexural and shear stiffness distributions are obtained. These expressions are quite simple and can be conveniently used in preliminary design of dissipative diagonal braces and columns. Examples are shown for steel frames with dissipative braces based on elastomeric dampers (viscoelastic devices) and steel frames with buckling-restrained braces (elastoplastic devices). Results of time history analyses are illustrated and discussed in order to evaluate the effectiveness of the proposed DDBD procedure.     

钢管混凝土复合柱静力试验与偏心率折减系数计算方法

以偏心率为参数,对4根钢管混凝土复合柱和4根钢管混凝土格构柱进行了受压试验和有限元分析,对比分析了试件的破坏过程与特征、受压承载力和荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线。试验结果表明：轴压复合短柱的破坏以钢筋混凝土板的压碎和纵筋屈服为特征,此时钢管混凝土柱肢没有充分发挥其自身的轴压承载能力;偏压复合短柱的破坏形态为近载侧钢筋混凝土板压碎同时柱肢钢管出现鼓曲,对应柱肢的受力状态与钢管混凝土格构柱的相似。当偏心率相同时,钢管混凝土复合柱的初始受压刚度和承载力均大于钢管混凝土格构柱,两者的初始抗弯刚度接近,但由于钢筋混凝土板在受力后期仍可有效传递截面剪力,钢管混凝土复合柱的侧向位移明显小于钢管混凝土格构柱。钢管混凝土复合柱的偏心率折减系数随偏心率的变化情况与钢管混凝土格构柱的基本相似。以钢管混凝土格构柱的基本计算式为基础,利用试验和有限元参数分析结果对其进行修正,得到钢管混凝土复合柱的偏心率折减系数计算方法,折减系数的计算结果与试验结果吻合良好。     

轴向往复荷载作用下钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为了探究斜交网格结构体系中外筒斜柱的破坏机制,对8个钢管混凝土柱和2个钢管柱试件进行了轴向往复加载试验,研究加载路径、长径比、混凝土强度和含钢率对其抗震性能的影响,分析了钢管混凝土柱的破坏机制、破坏形态和滞回性能,并讨论了钢管与混凝土间的相互作用。结果表明：轴向往复荷载下钢管混凝土柱的破坏均由钢管断裂引起,核心混凝土整体保持完好,只在钢管屈曲处存在混凝土压碎现象;相比于空钢管柱,钢管混凝土柱受拉时混凝土对钢管的支撑作用,以及受压时钢管对混凝土的约束作用,保证了其具有更高的承载力、变形能力和耗能能力;钢管混凝土柱在轴压和轴拉荷载下的抗震性能存在显著差别,在轴拉荷载下具有更好的延性和耗能能力,而在轴压荷载下具有更高的承载力和刚度。钢管混凝土柱屈服后钢管对混凝土的约束作用持续增强,并当钢管纵向应变达到8×10^-3时,不同参数对其约束效应的影响达到最大。     

变截面格构柱的整体稳定分析

变截面格构柱在工程中有广泛应用,基于能量等效准则,得到变截面格构柱的等效抗弯和抗剪刚度,进一步分析得到变截面悬臂格构柱的整体稳定方程。通过一系列数值求解,并与有限元的计算结果对比表明,所述方法具有较高的精度和较好的适应性,并且所有结果都偏于安全,对同类结构设计和校核具有一定的指导作用。     

空中华西村超高层群筒结构综合施工技术

空中华西村工程由一栋高328m的钢筋混凝土中央筒体与3栋高254.7m的外钢管柱框架-内筒体组合而成,外围筒体通过5道环向连廊及径向莲廊连为一体,中央筒体顶部支撑4层高的大型球体.针对各筒体需统筹配合的特点,通过应用液压自爬模、内爬式塔式起重机、可移动式液压布料机、液压穿心式千斤顶等大型机械设备,将4个筒体的核心筒型钢柱安装、核心筒剪力墙施工、外围框架钢管柱、钢梁的安装以及钢管柱混凝土的施工有效组合起来,在保障安全、质量的前提下,大大缩短了工期、降低了工程成本,且形成一整套综合施工工艺.     

压弯作用下钢管混凝土短柱受剪承载力试验研究

为研究钢管混凝土短柱在压、弯作用下的受剪承载力,设计了26个钢管混凝土短柱试件进行试验研究。通过对试件的破坏形态、剪力-应变曲线、剪力-跨中挠度曲线等试验结果的分析以及与已有钢管混凝土短柱在轴压力作用下的受剪承载力的对比,分析了影响钢管混凝土短柱受剪承载力的各种因素,为研究钢管混凝土短柱在轴压力以及弯矩作用下的受剪性能提供了直接的试验依据。试验结果表明,试件（剪跨比λ<0.5）的破坏均为剪切型破坏,但延性较好,有较大的变形能力。钢管混凝土短柱的受剪承载力与轴压比、剪跨比、初始弯矩有关,初始弯矩的存在对试件的受剪承载力有一定程度的削弱。基于受剪承载力机理的分析及试验的实测数据,建立了钢管混凝土短柱在压、弯作用下的受剪承载力计算公式,公式计算值与试验值符合较好,且计算结果偏于安全。     

钢管高强混凝土柱轴向受压承载力试验研究

22根钢管高强混凝土柱的轴向受压试验结果表明 ,钢管高强混凝土短柱的轴向受压破坏为剪切破坏 ,长柱的破坏为弯曲破坏。根据试验和有关文献的结果 ,提出了混凝土强度等级不大于C80、套箍指标不大于 1 1的钢管高强混凝土柱的轴向受压承载力计算公式 ,以及长柱轴向受压承载力折减系数计算公式